芳烃红外吸收光谱.ppt

红外吸收光谱 芳烃解析曾珍珍、郝慧、唐超王晓伟、于金江红外吸收光谱又称分子振动光谱在化学领域中的应用可分为两个方面： ※用于分子结构的基础研究※用于化学组成的分析红外吸收光谱产生条件：1 辐射应具有刚好能满足物质跃迁时所需能量2 辐射与物质之间具有耦合作用  ≠0≠0红外图谱的解析◎先查官能团区：由位置、强度和峰形，并结合相关 峰确定官能团存在与否◎否定法：当谱图中没有某基团的特征峰，则此基团 不存在◎肯定法：根据基团的吸收频率及特征峰，判断基团的存在◎当某个区域存在一些吸收峰时，不能就此判定基团再查指纹区（佐证）确认基团存在和连接方式，提出可能结构振动基本类型伸缩振动的伸缩振动的k k比变形振动比变形振动k k大；因此伸缩振动出现在红外大；因此伸缩振动出现在红外吸收光谱的高波数区，变吸收光谱的高波数区，变形形振动出现在红外吸收光谱的低振动出现在红外吸收光谱的低波数区剪式振动剪式振动剪式振动剪式振动δδδδ S S平面摇摆平面摇摆平面摇摆平面摇摆ρρρρ 官能团区或特征区1 C=C伸缩振动（苯环骨架振动）吸收峰主要有四个峰 在1620~1450cm-1范围内~1450cm-1的吸收带特别弱，常观察不到~1580cm-1的吸收带很弱 常被1600cm-1的峰所 掩盖或变成它的一个肩峰~1600cm-1(1620~1590)和~1500cm-1(1520~1480)两处峰较强用于确定芳核的存在苯环及其衍生物的红外图谱分析CHNOOOCCOOOOONOOON2 C-H伸缩振动=C-H 高频区 特征频率 3050±50cm-1 强度比饱和C-H消弱 尖锐 单取代芳烃C-H峰是由三个峰组成，但对于多取代芳烃及吸电基团，这个峰的分裂就不明显了甲苯单取代 三个峰多取代 分裂不明显氯苯3 苯衍生物出现C=C面内变形振动的泛频吸收 2000~1650cm-1 强度较弱，但非常有特征，用于鉴苯环取代情况 此峰区干扰较少 但存在羰基等基团时，则不能用于鉴定4 C-H面内弯曲振动：面内弯曲振动：吸收频率吸收频率1250~1000cm-1.5~6个个弱带取决于苯环取代，位于指纹区，干扰弱带取决于苯环取代，位于指纹区，干扰多多5 C-H 面外弯曲振动：面外弯曲振动：910~650cm-1 频率和强度取决于苯频率和强度取决于苯环取代情况即与苯环上相邻的环取代情况即与苯环上相邻的H原子数有关，原子数有关，而与取代基性质无关，相邻而与取代基性质无关，相邻H越少越少 振动频振动频率越高，强度越小，率越高，强度越小，Φ越宽越宽取代苯环类型4个峰的强度是可变的a：-C=C-是供电基团，产生共轭效应，使电子云密度平均化，力常数减少 振动频率减低（红移）b ：产生的大π键共轭效应强于C=O的拉电子诱导效应，所以体现共轭效应，C=C吸收峰红移 且峰强度加强（~1600、~1500cm-1处）苯环骨架① 给电子单取代基随给电子能力增强使苯环骨架振动吸收峰1600cm-1增强, 而吸电子基则相反。

② 卤素作为单取代基时, 使苯环骨架伸缩振动产生强红外吸收峰; 且随卤素电负性增强吸收峰频率向高波数移动③ 对位取代基为不同类型时, 1600cm-1处显强峰, 而为同一类型时, 当电子效应相近或相同时,1600cm-1处吸收峰很弱或根本无吸收峰1 芳烃C=C伸缩振动吸收峰是比较稳定的，但苯环上的取代情况也会使这两个峰发生位移(1) 不对称三取代或对位取代 将使它们移向高波数方向(2)连三取代(1、2、3取代)使它们向低波数移动(3)芳环与不饱和基团或具有孤对电子的基团共轭时，往往在1580cm-1处出现第三个吸收峰，同时使1600、1500处峰增强1、3、5-三甲基苯2.1 单取代：随取代基给电子能力增强1600cm-1处强度逐渐增大到与1500cm-1相近取代基为吸电基时，则使1600、1500cm-1处都显示弱吸收从表1 我们可以看出: 随取代基给电子能力的增强,1600cm-1的强度逐渐增大到与1500cm-1相近从表2 中可以看出: 吸电子型取代基使ǀ、ǁ 处都显示弱吸收峰表中出现符号Ⅰ、Ⅱ ,分别代表苯环骨架振动吸收峰1600cm-1、1500cm-1甲苯氯苯原因给电子型取代基引起苯环电子云密度分布不均匀的同时，也由于给电子作用使苯环带电量q增加，从而使振动时瞬间级距变化增大，因此吸收峰强度增长。

相反吸电子型取代基同样使电子云密度分布不均匀，但同时由于诱导效应使苯环电量q减少，从而使振动时瞬间偶极距变化减少，吸收峰强度减弱为吸电基 但1600cm-1处峰强于其他同类，这是由于σ 为取代基对苯环诱导效应总和，其分为间取代σm 邻位取代σp-COCH3σp - σm = σc (σc表示共轭效应的尺度)-COCH3COCH3共轭效应较大，对苯环诱导效应相对减弱，所以在1600cm-1产生强峰2.2卤素对苯环骨架伸缩的影响卤素对苯环骨架伸缩振动的影响主要表现在它对苯环的诱导效应上卤素的强电负性使苯环上电子强烈地偏向卤素, 从而使苯环上电子密度产生极化, 骨架振动瞬时偶极距变化增大, 表现出强吸收峰; 而随卤素电负性降低, 其诱导效应逐渐减小, 从而使苯环上碳碳键的键力常数K 减小, 使吸收峰频率向低波数移动从表3 我们可以看出: 1600和1500cm-1均显示强峰, 随卤素电负性减小, ǁ 强度逐渐减弱2.3 对位双取代从表4 看出: 当CH3 给定时,随着另一给电子基给电子能力的增强, ǀ的强度有增大的趋势, 同时频率增加, 范围在1595—1621cm-1 之间, 而ǁ 都显强峰, 频率1490—1522cm-1。

从表5 看出: 吸电子基(NO 2 )一定, 随着另一吸电子基吸电子能力的增强, ǀ 的强度减弱从表6 看出: 一给电子(CH3) 定, 随吸电子基吸电子能力的增强, 随苯环对称性破坏程度的增大, ǀ 的频率均高于1600cm-1, 强度也增大 ǁ 的强度随吸电子基能力增大而逐渐由弱到强吸电子基(NO 2) 定, 随给电子基给电子能力的增强, ǀ、ǁ 都显强峰卤素除外)小结(1) 单取代苯: 如果～ 1600cm-1峰很强、几乎与～ 1500cm-1相等, 则说明取代基为强给电子基, 如OCH3、NH2、NR2 等2) 对位双取代苯: 如果～ 1600cm-1出现强峰, 范围在1600-1612cm-1, 则说明一个为吸电子基另一个为给电子基, 或是两个吸电子能力相差较大的吸电子基3) 对位取代基同为吸电子基(给电子基) , 吸电子(给电子) 能力相近或相同时, ǀ 处吸收峰很弱或根本没有吸收峰, 且同为给电子基时, ǁ 峰很强, 范围在1490—1512cm-1苯胺四个基本平行的尖峰异丙烷苯正丁烷苯邻氯苯间氯苯对氯苯五-氯苯六-氯苯。